Metodyki testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych

Transkrypt

1 PRZEGLĄD TELEINFORMATYCZNY NR 2, 2013 Metodyki testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych Marek ANTCZAK, Zbigniew ŚWIERCZYŃSKI Instytut Teleinformatyki i Automatyki WAT, ul. Gen. S. Kaliskiego 2, Warszawa marek.antczak@gmail.com, z.swierczynski@ita.wat.edu.pl STRESZCZENIE: Artykuł stanowi wprowadzenie do problematyki testów bezpieczeństwa aplikacji internetowych. Przedstawiono w nim główne cele stawiane testom bezpieczeństwa tego typu aplikacji. Zasygnalizowano obszary związane z najczęściej występującymi podatnościami aplikacji WWW oraz ogólne sposoby ich identyfikacji. Dokonano ogólnego przeglądu oraz próby porównania dostępnych metodyk testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych. Przy tej okazji wskazano niedoskonałości istniejących metodyk, tym samym uzasadniając celowość dalszych prac w zakresie opracowania spójnej i kompletnej metodyki testowania aplikacji internetowej wspieranej przez odpowiednio dobrane narzędzia aplikacyjne. SŁOWA KLUCZOWE: bezpieczeństwo aplikacji internetowych, testy bezpieczeństwa, błędy bezpieczeństwa, metodyka testów bezpieczeństwa, testy penetracyjne, atrybuty bezpieczeństwa 1. Wprowadzenie W dobie powszechnej informatyzacji różnorodnych usług oferowanych za pośrednictwem sieci Internet zarówno instytucje rządowe, przedsiębiorstwa komercyjne, jak i prywatni obywatele, muszą troszczyć się o swoje zasoby informacyjne udostępniane z wykorzystaniem tzw. usług WWW 1 w kontekście: integralności, poufności i dostępności. Istotność tego zagadnienia rośnie, ponieważ poprzez serwisy internetowe coraz częściej realizowany jest dostęp do zaawansowanych usług i systemów. Przykładem mogą być serwisy udostępniające usługi pocztowe (ang. webmail), serwisy aukcyjne (np. e-bay, 1 Usługi WWW, usługi webowe, serwisy internetowe, portale internetowe i witryny internetowe to inne określenia dla aplikacji internetowych. 13

2 Marek Antczak, Zbigniew Świerczyński Allegro), serwisy społecznościowe (np. Facebook), e-banking (np. mbank), czy inne różnego rodzaju płatności internetowe (np. PayPal, Dotpay). W związku z rosnącym zakresem usług świadczonych przez aplikacje internetowe nieprawidłowa ich implementacja, o co nie trudno przy wzrastającej ich złożoności, wiąże się z coraz większym ryzykiem i bardziej odczuwalnymi różnego rodzaju stratami. O znaczeniu tych zagrożeń świadczy raport oceniający bezpieczeństwo tego typu usług w II kwartale 2012 roku opublikowany przez Rządowy Zespół Reagowania na Incydenty Komputerowe CERT.GOV.PL [16]. Stwierdza się w nim, że w okresie objętym raportem w różnych witrynach internetowych należących do instytucji państwowych znaleziono 213 błędów, z czego: 31 o poziomie zagrożenia bardzo wysokim, 45 błędów o poziomie wysokim, 86 błędów o poziomie niskim i 51 błędów o poziomie zagrożenia określonym jako informacyjny. Jako ciekawostkę można dodać, iż w dziesięciu kluczowych witrynach internetowych przygotowanych na UEFA EURO 2012 zespół CERT znalazł ogółem 108 błędów, z czego 13 błędów o poziomie zagrożenia bardzo wysokim i 41 błędów o poziomie wysokim. Coraz bardziej poszerzająca się kolekcja ataków na aplikacje WWW (Cross Site Scripting, Cross Site Request Forgery, Directory Traversal, XPATH Injection, JavaScript Injection, Remote File Inclusion, SQL Injection) może być również argumentem świadczącym o ciągłym ewoluowaniu problemu. Znaczenie wymienionych wcześniej atrybutów bezpieczeństwa oraz sposobów ich zachowania w odniesieniu do systemów informacyjnych opisywane jest w różnych dokumentach, np. w brytyjskich normach z serii BS 7000 [14] i w Common Criteria (ISO/IEC 15408) [5], [2]. Od pewnego czasu można również zauważyć tendencję do przekładania ich treści na normy polskie (PN-ISO/IEC 11799:2007 [7], PN-ISO/IEC 27001:2007 [8]). Jednak tendencja ta dotyczy głównie wysokopoziomowych (pod względem szczegółowości i złożoności) norm opisujących przede wszystkim wytyczne dotyczące pożądanego stanu, bez zagłębiania się w szczegóły techniczne problemu w szczególności nie podaje się wskazówek, jak sprawdzać, czy stan ten został osiągnięty. Jest to zrozumiałe, ponieważ zadaniem norm i standardów jest przedstawienie problematyki na poziomie ogólnym (tzn. obejmującym swoim zakresem różne systemy informatyczne) w taki sposób, aby była ona zrozumiała również dla osób niezwiązanych ściśle z technologią, zwłaszcza informatyczną. Stąd w normach powszechne są braki ustandaryzowanych działań dla konkretnych obszarów bezpieczeństwa, które wskazałyby personelowi technicznemu sposób rozwiązywania danych problemów oraz sprawdzania powodzenia przeprowadzonych działań. W szczególności sytuacja ta dotyczy opisów testów bezpieczeństwa, bowiem prawie nie ma tych opisów w języku polskim. W związku z powyższym celowe wydaje się podjęcie próby opracowania metodyki testów bezpieczeństwa aplikacji internetowych, która będzie zawierała nie tylko wskazówki, co trzeba 14 Przegląd Teleinformatyczny, 2/2013

3 Metodyki testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych zrobić, ale i w jaki sposób przeprowadzić czynności, aby założony cel został osiągnięty. W Polsce problematykę związaną z metodykami testów poruszają głównie ośrodki akademickie. Dobrym przykładem jest tu metodyka przeprowadzania testów penetracyjnych systemów teleinformatycznych P-PEN [6] opracowana w Wojskowej Akademii Technicznej. Autor metodyki we wstępie podkreśla problem związany z testami bezpieczeństwa: Testy penetracyjne są postrzegane nawet w środowisku specjalistów jako zajęcie bliższe sztuce, niż rzemiosłu. Dla zleceniodawcy oznacza to niestety całkowity brak kontroli nad tym, co właściwie zrobi wykonawca testów penetracyjnych, a także, co znacznie gorsze, brak informacji zarówno o wnikliwości, jak i skuteczności badań. Można stwierdzić, że zapotrzebowanie na opracowanie skutecznej metodyki testów bezpieczeństwa aplikacji internetowych (WWW) może pozytywnie wpłynąć na poziom ochrony zasobów informacyjnych. Potrzeba opracowania wspomnianej metodyki wynika z następujących czynników: dynamicznego wzrostu popularności sieci Internet oraz powszechności usług WWW w coraz to nowych sferach życia człowieka; dynamicznie zmieniających się zagrożeń dla atrybutów bezpieczeństwa informacji udostępnianych z wykorzystaniem serwisów WWW; niedoskonałości istniejących metodyk w obszarze testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych (WWW), które nie wskazują na to, w jaki sposób wykonywać takie testy, a przede wszystkim odnoszą się do głównych punktów czy wytycznych; komercyjnego ukierunkowania metodyk testów, które zazwyczaj są związane z pewnymi firmami lub instytucjami. Takie firmowe metodyki są rzadko upubliczniane, co uniemożliwia otwartą dyskusję na temat ich wad i zalet; konieczności sformalizowania procesu wykrywania podatności w aplikacjach internetowych; braku spójnych metodyk przedstawiających jeden konkretny problem oraz niekompletności i chaosu twórczego w dostępnych zazwyczaj w sieci tzw. listach kontrolnych (ang. checklists) itp.; braku literatury opisującej konkretnie metodyki testów bezpieczeństwa aplikacji; braku tego typu metodyk w języku polskim, co ułatwiłoby również osobom zajmującym się prywatnie, hobbystycznie wykonaniem przeglądu stanu bezpieczeństwa swojego serwisu internetowego. Należy jednak pamiętać, że podejście metodologiczne musi być traktowane jako zestaw podstawowych i obowiązkowych czynności wykonanych w trakcie testów bezpieczeństwa, który w zależności od obiektu Przegląd Teleinformatyczny, 2/

4 Marek Antczak, Zbigniew Świerczyński i szczegółowych celów testów powinien być uzupełniony o niuanse związane właśnie z tymi potrzebami i dodatkową wiedzą ekspercką. 2. Charakterystyka testów bezpieczeństwa aplikacji internetowych (WWW) W tym punkcie wymienione zostały powody, dla których aplikacje internetowe powinny być poddawane testowaniu. Po uzasadnieniu potrzeby prowadzenia takich działań, autorzy przedstawili różne typy testów bezpieczeństwa aplikacji internetowych, wymienili najczęściej występujące podatności aplikacji internetowych oraz sposoby ich identyfikacji Cele testów bezpieczeństwa aplikacji internetowych Główne cele, które stawiane są testom bezpieczeństwa aplikacji WWW według pracy [1] są następujące: spełnienie regulacji prawnych, spełnienie wymagań bezpieczeństwa, dopuszczenie aplikacji do użytku. Poniżej przedstawiono rozwinięcie wymienionych celów testowania zabezpieczeń. Spełnienie regulacji prawnych Omawianie wymagań bezpieczeństwa należy rozpocząć od zobowiązań wynikających z regulacji prawnych, aktów normatywnych, ogólnoświatowych standardów, np. PCI DSS 2. W Polsce założenia i wymagania dotyczące bezpieczeństwa teleinformatycznego regulują m.in. następujące akty prawne: Rozporządzenie Prezesa Rady Ministrów z w sprawie podstawowych wymagań bezpieczeństwa systemów i sieci teleinformacyjnych; Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia czerwca 1998 r. w sprawie określenia podstawowych warunków technicznych i organizacyjnych, jakim powinny odpowiadać urządzenia i systemy informatyczne służące do przetwarzania danych osobowych (znowelizowane Rozporządzeniem Prezesa Rady Ministrów z dnia 1 października 2001 r.); 2 Payment Card Industry Data Security Standard standard związany z bezpieczeństwem w środowiskach, w których przetwarzane są dane posiadaczy kart płatniczych. 16 Przegląd Teleinformatyczny, 2/2013

5 Metodyki testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych Rozporządzenie Prezesa Rady Ministrów z dnia 27 kwietnia 2011 r. w sprawie przygotowania i przeprowadzania kontroli stanu zabezpieczenia informacji niejawnych; Ustawa z dnia 5 sierpnia 2010 r. o ochronie informacji niejawnych; Ustawa z dnia 29 sierpnia 1997 r. o ochronie danych osobowych (znowelizowana: Dz. U. z 2010 r. nr 229, poz. 1497); Ustawa o podpisie elektronicznym z 18 września 2001 r. (znowelizowana: Dz. U. z 2001 r. nr 130, poz. 1450, z późn. zm); Ustawa o prawie autorskim i prawach pokrewnych z dnia 4 lutego 1994 r. Ustawa o świadczeniu usług drogą elektroniczną z dnia 9 września 2002 r. (znowelizowana: Dz. U ); Ustawa z dnia 16 lipca 2004 r. Prawo telekomunikacyjne; Ustawa z dnia 12 lutego 2010 r. o zmianie ustawy o informatyzacji działalności podmiotów realizujących zadania publiczne oraz niektórych innych ustaw. Warto dodać, iż oprócz wymienionych dokumentów podstawowych w praktyce funkcjonuje wiele przepisów i zarządzeń branżowych (bankowych, wojskowych, Agencji Bezpieczeństwa Wewnętrznego) regulujących dokładnie poszczególne zakresy tematyczne bezpieczeństwa teleinformatycznego [4]. Spełnienie wymagań bezpieczeństwa Słownik do standardu ANSI/IEEE numer 79 (ang. Standard Glossary of Software Engineering Terminology) określa [20] wymagania bezpieczeństwa jako: warunek lub zdolność pozwalającą użytkownikowi na rozwiązanie problemu lub osiągnięcie jakiegoś celu; warunek lub zdolność, które odpowiednio muszą zostać spełnione lub które system bądź jego komponent muszą posiadać w celu spełnienia umowy, standardu, specyfikacji lub innego formalnego dokumentu; udokumentowaną reprezentację warunku lub zdolności opisanych w punktach powyżej. Wspomniane sprawdzenie spełnienia wymagań bezpieczeństwa realizuje się dwojako. Pierwszym sposobem jest dostarczanie dowodów odpowiedniej budowy aplikacji i skuteczności zastosowanych mechanizmów zabezpieczających, np. wykazując odpowiednie metody szyfrowania. Drugim sposobem jest wykazanie nieskuteczności zabezpieczeń i obecności podatności, które można wykorzystać w celu zagrożenia atrybutom bezpieczeństwa. Wykazanie podatności i nieskuteczności zastosowanych zabezpieczeń jest zwykle trudniejsze do przeprowadzenia i wymaga od testujących większej wiedzy. W celu dostarczenia dowodów istnienia oraz możliwości wykorzystania Przegląd Teleinformatyczny, 2/

6 Marek Antczak, Zbigniew Świerczyński podatności należy ustalić dane wejściowe, określić spodziewane wyniki i wykonać testy sprawdzające. Dobrą praktyką jest uwzględnienie wymagań bezpieczeństwa dla tworzonego oprogramowania już w fazie tworzenia koncepcji dla danej aplikacji (Software Development Life Cycle SDCL). W szczególności naturalne powinno być przekonanie o konieczności opracowania takich wymagań na etapie tworzenia projektu. Należy zauważyć, iż wymaganiami formalnymi oprócz wymagań bezpieczeństwa mogą być również inne standardy techniczne czy dobre praktyki inżynierskie. Dopuszczenie aplikacji do użytku Na koniec przybliżony zostanie być może najmniej intuicyjny cel, który został określony jako dopuszczenie aplikacji do użytku. Cel tych testów jest ściśle związany ze stroną biznesową danej aplikacji, czyli oddaniem poprawnie działającej aplikacji internetowej do eksploatacji w środowisku produkcyjnym. Ma to szczególne znaczenie dla aplikacji spełniających funkcje krytyczne dla biznesu. Ryzyko istnienia w aplikacji podatności, której wykorzystanie może przerwać ciągłość działania krytycznej funkcji jest nie do przyjęcia. W praktyce okazuje się, że niektóre aplikacje nie podlegają regulacjom prawnym, a także nie mają stworzonych wymagań bezpieczeństwa. Aplikacja taka może mieć jednak istotne znaczenie biznesowe. Przeprowadzenie takich testów będzie wtedy swego rodzaju zabezpieczeniem przed możliwością kompromitacji aplikacji, która być może w konsekwencji pozwoli na kompromitację innych elementów infrastruktury, bądź nawet na przerwanie jakiegoś procesu biznesowego. Oczywiście testy te powinny uwzględniać wymagania prawne obowiązujące daną aplikację. Testy bezpieczeństwa powinny być nieodłącznym elementem wszystkich faz SDCL, w szczególności przed udostępnianiem aplikacji do użytku Rodzaje testów bezpieczeństwa aplikacji internetowych Testy aplikacji internetowych można podzielić na rodzaje, biorąc pod uwagę następujące kryteria: a) poziom posiadanej wiedzy, b) zakres testów, c) lokalizację testów, d) skład zespołu testowego, e) sposób przeprowadzania testów, f) umiejscowienie w cyklu SDCL. 18 Przegląd Teleinformatyczny, 2/2013

7 Metodyki testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych Poniżej przedstawiono klasyfikację rodzajów testów według wyżej wymienionych kryteriów: a) poziom posiadanej wiedzy: metoda białej skrzynki (ang. white box method) metoda, w której osoba testująca posiada pełny dostęp zarówno do dokumentacji, jak i kodów źródłowych aplikacji, metoda szarej skrzynki (ang. gray box method) metoda mieszana, obejmująca wgląd do struktur danych (osoba testująca nie ma dostępu do kodów źródłowych) w fazie przygotowywania testów, sam proces testowania przebiega na zasadzie czarnej skrzynki, metoda czarnej skrzynki (ang. black box method) metoda, w której oprogramowanie traktowane jest przez osobę testującą jako czarna skrzynka, o której zawartości nie posiada ona wiedzy, a ze sposobem, w jaki ona działa zapoznaje się w trakcie trwania testów; b) zakres testów: testy inwazyjne (ang. invasive) testy które polegają na symulacji rzeczywistego ataku. Mogą polegać przykładowo na zablokowaniu testowanej usługi, pozyskaniu lub modyfikacji danych lub innych czynnościach, które w konsekwencji mogą wpłynąć na integralność systemu, testy nieinwazyjne (ang. non-invasive) testy, które są przeciwieństwem testów inwazyjnych. Między innymi mogą polegać na wyszukiwaniu podatności bez praktycznego weryfikowania ryzyka z nimi związanego. Przykładem testów nieinwazyjnych jest analiza kodu źródłowego aplikacji; c) lokalizacja testów: testy wewnętrzne (ang. internal) testy, które w przypadku aplikacji webowych mogą być testami dostępnych aplikacji, np. w firmowej sieci intranet, z pominięciem dodatkowych zabezpieczeń, takich jak zapory sieciowe, filtry aplikacyjne itp., testy zewnętrzne (ang. external) testy, które dotyczą wykonywania zdalnych testów poprzez np. sieć Internet oraz zabezpieczenia, które chronią przed działaniami inicjowanymi przez użytkowników sieci Internet; d) skład zespołu testowego: testy realizowane za pomocą zasobów wewnętrznych firmy, tj. bez konieczności korzystania z zewnętrznych specjalistów, testy przeprowadzane przez firmy zewnętrzne lub wyspecjalizowane zespoły tiger team [10] bądź red team [9], testy mieszane, w których biorą udział zarówno pracownicy danej firmy, jak i zewnętrzni specjaliści; Przegląd Teleinformatyczny, 2/

8 Marek Antczak, Zbigniew Świerczyński e) sposób przeprowadzania testów: testy manualne (ang. manual) testy, które są rozumiane jako testy przeprowadzane ręcznie przez testującego, wymagające specjalistycznej wiedzy. Czasami są one nazywane testami eksperckimi, testy automatyczne (ang. automatic) testy, które mogą odbywać się z użyciem przeznaczonych do tego celu narzędzi automatyzujących pracę testera, testy mieszane (ang. mixed) testy z zastosowaniem obydwu wspomnianych metod; f) umiejscowienie w cyklu SDCL: testy realizowane w trakcie tworzenia oprogramowania (podejście znane jako test driven development), testy wykonywane po zakończeniu fazy tworzenia oprogramowania, czyli po zrealizowaniu czynności programistycznych, bądź w fazie eksploatacji tradycyjne testy penetracyjne. Innym określeniem tego typu testów będzie atestowanie określane jako ( ) ocena systemu lub komponentu, po zakończeniu procesu jego rozwoju, na zgodność z wyspecyfikowanymi wymaganiami [27]. Czasami testy te są też nazywane testami akceptacyjnymi Popularne podatności aplikacji internetowych Wynikiem przeprowadzenia testów bezpieczeństwa aplikacji internetowej jest lista potencjalnych podatności. Należy pamiętać, że podatności związane z aplikacjami WWW zmieniają się, ściśle podążając za rozwojem technologii internetowych. Do głównych obszarów, związanych z podatnościami aplikacji internetowych należą: walidacja danych, np.: niepoprawna walidacja danych wejściowych, wstrzykiwanie złośliwego kodu, skrypty krzyżowe, złośliwe wykonywanie plików i binariów, fałszowanie żądań; uwierzytelnianie i autoryzacja, np.: niezabezpieczone bezpośrednie odwołania do obiektów, zła obsługa uwierzytelnienia i sesji; uprawnienia, np.: niepoprawne uprawnienia do zasobów, brak zabezpieczenia dostępu poprzez URL, niewłaściwe indeksowanie plików i katalogów; dostępność usług realizowanych przez aplikacje internetowe, np.: brak odporności na ataki typu DoS i DDoS; 20 Przegląd Teleinformatyczny, 2/2013

9 Metodyki testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych wycieki informacji, np.: niezabezpieczona wymiana informacji, brak szyfrowania wrażliwych danych lub niepoprawna obsługa błędów, komentarze w kodzie źródłowym, błędna konfiguracja; fałszowanie informacji, np.: podszywanie się pod użytkowników aplikacji, spoofing, ataki typu man in the middle; niepoprawna logika, np.: błędy związane z logiką biznesową (co niestety jest często pomijane w tego rodzaju testach). Kategoryzacji błędów bezpieczeństwa aplikacji internetowych dokonały dwie organizacje: SANS (SysAdmin, Audit, Network, Security Institiute) oraz OWASP (Open Web Application Security Project). W tabeli 1 przedstawiono listę 25 najgroźniejszych błędów oprogramowania według instytutu SANS (ang CWE /SANS Top 25 Most Dangerous Software Errors) [18], dane pochodzą z dnia r. Celowo w tabelach zostawiono opisy w języku angielskim, ponieważ wiele nazw podatności nie zostało przetłumaczonych w sposób ustandaryzowany na język polski. W związku z tym przetłumaczenie ich przez autorów mogłaby spowodować niejednoznaczności lub wręcz pomyłki w interpretacji tych informacji. Jako najbardziej niebezpieczne SANS uznał podatności typu SQL Injection, którym przypisany został najwyższy wskaźnik istotności wynoszący 93,8. Organizacja OWASP podzieliła błędy na dziesięć różnych kategorii. Tabela 2 przedstawia kategorie błędów według organizacji OWASP [23]. Tabela 3 przedstawia natomiast porównanie kategorii OWASP Top Ten 2010 do CWE/SANS 2010 Top 25 [17]. Analizując porównanie umieszczone w tabeli 3, można zauważyć, iż błędy wymienione przez SANS są bardziej precyzyjnie sformułowane i pokrywają większy obszar (np. błędy przepełnienia bufora nie zostały ujęte w zestawieniu OWASP Top Ten 2010). Dodatkową różnicą są etykiety przyjęte do ich identyfikacji, np. dla błędów określonych przez SANS będzie to CWE (ang. Common Weakness Enumeration) Sposoby identyfikacji podatności aplikacji WWW Istnieje wiele różnych sposobów pozwalających na identyfikację oraz rozpoznanie potencjalnych podatności systemów w zakresie bezpieczeństwa, jednak wszystkie służą wymienionym (w pkt. 2.1) celom: spełnieniu wymagań bezpieczeństwa, spełnieniu obowiązujących regulacji prawnych, udostępnieniu aplikacji do użytku. Przegląd Teleinformatyczny, 2/

10 Marek Antczak, Zbigniew Świerczyński Tab. 1. Ranking 25 najbardziej groźnych błędów oprogramowania według CWE/SANS [13] Lp. Istotność ID Podatność CWE CWE CWE CWE-79 Improper Neutralization of Special Elements used in an SQL Command ( SQL Injection ) Improper Neutralization of Special Elements used in an OS Command ( OS Command Injection ) Buffer Copy without Checking Size of Input ( Classic Buffer Overflow ) Improper Neutralization of Input During Web Page Generation ( Cross-site Scripting ) CWE-306 Missing Authentication for Critical Function CWE-862 Missing Authorization CWE-798 Use of Hard-coded Credentials CWE-311 Missing Encryption of Sensitive Data CWE-434 Unrestricted Upload of File with Dangerous Type CWE-807 Reliance on Untrusted Inputs in a Security Decision CWE-250 Execution with Unnecessary Privileges CWE-352 Cross-Site Request Forgery (CSRF) CWE-22 Improper Limitation of a Pathname to a Restricted Directory ( Path Traversal ) CWE-494 Download of Code Without Integrity Check CWE-863 Incorrect Authorization CWE-829 Inclusion of Functionality from Untrusted Control Sphere CWE-732 Incorrect Permission Assignment for Critical Resource CWE-676 Use of Potentially Dangerous Function CWE-327 Use of a Broken or Risky Cryptographic Algorithm CWE-131 Incorrect Calculation of Buffer Size CWE-307 Improper Restriction of Excessive Authentication Attempts CWE-601 URL Redirection to Untrusted Site ( Open Redirect ) CWE-134 Uncontrolled Format String CWE-190 Integer Overflow or Wraparound CWE-759 Use of a One-Way Hash without a Salt 22 Przegląd Teleinformatyczny, 2/2013

11 Metodyki testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych Tab. 2. Ranking 10 najbardziej groźnych błędów aplikacji WWW według OWASP w roku 2010 [23] Lp. ID Podatność 1 A1 Injection 2 A2 Cross-Site Scripting (XSS) 3 A3 Broken Authentication and Session Management 4 A4 Insecure Direct Object References 5 A5 Cross-Site Request Forgery (CSRF) 6 A6 Security Misconfiguration 7 A7 Insecure Cryptographic Storage 8 A8 Failure to Restrict URL Access 9 A9 Insufficient Transport Layer Protection 10 A10 Unvalidated Redirects and Forwards Tab. 3. Porównanie błędów OWASP Top Ten 2010 do CWE/SANS 2010 Top 25 [17] A1 Injection OWASP Top Ten 2010 SANS 2011 Top 25 A2 Cross Site Scripting (XSS) A3 Broken Authentication and Session Management A4 Insecure Direct Object References A5 Cross Site Request Forgery (CSRF) A6 Security Misconfiguration A7 Insecure Cryptographic Storage A8 Failure to Restrict URL Access CWE-89, CWE-78 CWE-79 CWE-306, CWE-307, CWE-798 CWE-862, CWE-863, CWE-22, CWE- 434, CWE-829 CWE-352 A9 Insufficient Transport Layer Protection CWE-311 A10 Unvalidated Redirects and Forwards (not in 2010 OWASP Top Ten) CWE-250, CWE-732 CWE-327, CWE-311, CWE-759 CWE-862, CWE-863 CWE-601 The following CWE entries are not directly covered by the OWASP Top Ten 2010: CWE-120, CWE-134, CWE- 807, CWE-676, CWE-131, CWE-190. Przegląd Teleinformatyczny, 2/

12 Marek Antczak, Zbigniew Świerczyński Do podstawowych sposobów identyfikacji podatności należą: obserwacja analiza działania aplikacji, kodów źródłowych, nagłówków żądań i odpowiedzi serwera przekazywanych i zwracanych parametrów, ukrytych pól, dodatkowo wywoływanych skryptów, zdarzeń, w szczególności do celów manipulacji danymi wejściowymi, parametrami (np. parametrami sesjami); dekodowanie danych odkodowanie danych zapisanych w formatach utrudniających ich analizę, np. zakodowanych zgodnie z base64; automatyczne skanowanie identyfikacja oprogramowania i znanych podatności, a następnie weryfikacja znalezionych podatności w trakcie tzw. testów eksperckich. Należy dodać, że wyniki pozyskane z automatycznych skanerów podsuwają nierzadko pomysły dodatkowych eksperckich scenariuszy testowych; wyszukiwanie wad projektu pomijanie typowych kroków i obowiązkowych elementów, przewidywanie (odgadywanie) danych uwierzytelniających, nadużywanie powtarzalności, testowanie sposobu generowania liczb losowych bądź wyszukiwanie unikatowych błędów związanych z realizacją funkcji biznesowych systemu (błędy logiki biznesowej, ang. logic flows). Należy jednak zaznaczyć, że przy testowaniu zachowania atrybutów bezpieczeństwa systemu trudno jest dowieść braku istnienia błędów. Tym samym niemożliwe jest przeprowadzenie wyczerpującego w 100% testowania zabezpieczeń zarówno teoretycznie, jak i praktycznie [3]. W praktyce w przypadku realizacji testów bezpieczeństwa można jedynie mówić o zwiększaniu uzasadnionego zaufania do testowanej aplikacji. 3. Przegląd dostępnych metodyk prowadzenia testów bezpieczeństwa aplikacji internetowych Dla testów aplikacji internetowych ze względu na ich specyfikę nie ma dostępnych zbyt wielu formalnych metodyk, a w szczególności takich, które wskazują przykładowe sposoby i narzędzia pozwalające osiągnąć założony cel testowania. Dodatkowo metodyki różnią się umiejscowieniem ich w cyklu życia oprogramowania, poziomem szczegółowości lub tzw. ścieżką techniczną. Jako metodyki uznawane w środowisku osób testujących aplikacje internetowe można wymienić metodykę OSSTMM (Open Source Security Testing Methodology) oraz metodykę wspomnianej wcześniej organizacji OWASP (Open Web Application Security Project). Innym przykładem takiego podejścia metodycznego może być próba zaimplementowania założeń związanych z procesem przeprowadzania testów bezpieczeństwa do znanej z inżynierii 24 Przegląd Teleinformatyczny, 2/2013

13 Metodyki testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych oprogramowania, tzw. zwinnej (ang. agile), metodyki zarządzania projektami Agile Security Testing for Web Based Applications [15] oraz jej rozszerzenia znanego pod nazwą Extended Agile Security Testing (w skrócie EAST). W dalszej części artykułu dokładniej opisano wspomniane metodyki Metodyka OSSTMM OSSTM jest oficjalną metodyką ISECOM (Institute for Security and Open Methodologies) z zakresu wykonywania testów bezpieczeństwa, udostępnioną na licencji Creative Commons 3.0 Attribution. Aktualnym wydaniem metodyki jest wersja Wspomniane wydanie wprowadziło wiele zmian w stosunku do poprzednich wersji w kontekście szeroko pojętego zakresu testów. Metodyka proponuje przeprowadzanie testów wszystkimi dostępnymi kanałami operacyjnymi: ludzkim, fizycznym, bezprzewodowym, telekomunikacyjnym oraz sieci danych. Takie podejście sprawia, że możliwe jest uwzględnianie zmian związanych z rozwojem technologii informatycznych i pozwala na objęcie najnowszych technik, tzw. chmur obliczeniowych (ang. cloud computing), infrastruktur wirtualnych (ang. virtual infrastructures), infrastruktur mobilnych (ang. mobile communication infrastructures), czy też innych obszarów: zasobów ludzkich (ang. human resources), lokalizacji o podwyższonym bezpieczeństwie (ang. high-security locations), wiarygodnych środowisk uruchomieniowych (ang. trusted computing) oraz procesów logicznych (ang. logical processes). Główne cele określone przez twórców metodyki OSSTM dotyczą dostarczenia audytorowi wytycznych, które pozwolą na zgromadzenie dowodów na stwierdzenie prawdziwości następujących założeń: testy przeprowadzono dokładnie, testy obejmowały wszystkie niezbędne kanały, założenia testów były zgodne z prawem, wyniki testów są mierzalne ilościowo, wyniki testów są zgodne i powtarzalne, wyniki zawierają wyłącznie fakty, pochodzące z przeprowadzonych badań. Metodyka OSSTMM podzielona jest na pięć sekcji opisujących następujące zagadnienia: zbieranie danych (informacji) niezbędnych do przeprowadzania testów, badanie poziomu świadomości bezpieczeństwa wśród pracowników, badanie poziomu możliwych nadużyć oraz podatności na techniki socjotechniczne, Przegląd Teleinformatyczny, 2/

14 Marek Antczak, Zbigniew Świerczyński badanie sieci teleinformatycznych, w tym testowanie sieci bezprzewodowych, weryfikacja poziomu fizycznego bezpieczeństwa oraz procedur bezpieczeństwa. Metodyka określa zakres odnoszący się do możliwych sposobów interakcji z testowanymi zasobami, w którym wyróżnia się trzy klasy oraz pięć kanałów (tabela 4). Metodyka zaleca przeprowadzenie prac przy podzieleniu ich na cztery fazy, w skład których wchodzi łącznie siedemnaście następujących modułów: A. Faza wprowadzenia (ang. induction phase) zawiera moduły: A.1 przegląd założeń (ang. posture review), A.2 przygotowania logistyczne (ang. logistics), A.3 określanie zakresu weryfikacji (ang. active detection verification). B. Faza interakcji (ang. interaction phase): B.4 audyt widoczności (ang. visibility audit), B.5 weryfikacja dostępu (ang. access verification), B.6 weryfikacja zaufania (ang. trust verification), B.7 weryfikacja wymogów bezpieczeństwa (ang. control verification). C. Faza badań (ang. inquest phase): C.8 weryfikacja procesów (ang. process verification), C.9 weryfikacja konfiguracji / weryfikacja przeszkolenia (ang. configuration verification / training verification), C.10 weryfikacja własności (ang. property validation), C.11 przegląd segregacji (ang. segregation review), C.12 weryfikacja ekspozycji (ang. exposure verification), C.13 wywiad konkurencyjny (ang. competitive intelligence scouting). D. Faza manipulacji (ang. intervention phase): D.14 weryfikacja kwarantanny (ang. quarantine verification), D.15 audyt uprawnień (ang. privileges audit), D.16 potwierdzenie możliwości przetrwania / ciągłość usługowa (ang. survivability validation / service continuity), D.17 przegląd alarmów i logów / końcowy przegląd (ang. alert and log review / end survey). Kanały i kierunki przepływu informacji pomiędzy poszczególnymi modułami w fazach metodyki OSSTM przedstawia rysunek Przegląd Teleinformatyczny, 2/2013

15 Metodyki testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych Tab. 4. Podział na klasy i kanały wg metodyki OSSTMM [19] Klasa PHYSSEC (Bezpieczeństwo fizyczne, ang. physical security) SPECSEC (Bezpieczeństwo widma radiowego, ang. spectrum security) COMSEC (Bezpieczeństwo komunikacji, ang. communications security) Kanał Ludzki (ang. human) Fizyczny (ang. physical) Bezprzewodowy (ang. wireless) Telekomunikacyjny (ang. telecommunications) Sieci danych (ang. data networks) Rys. 1. Kanały i kierunki przepływu informacji pomiędzy poszczególnymi modułami w metodyce OSSTM [19] Przegląd Teleinformatyczny, 2/

16 Marek Antczak, Zbigniew Świerczyński Metodyka charakteryzuje się również tym, że wprowadza tzw. metryki bezpieczeństwa (ang. attack surface metrics), mogące być podstawą do przeprowadzenia analizy ryzyka, oraz wzór raportu zawierającego wyniki z przeprowadzonych testów STAR (ang. the Security Testing Audit Report). Do automatycznego przeliczania wspomnianych metryk instytut ISECOM udostępnił arkusz podzielony na trzy następujące zakresy: I. Zakres bezpieczeństwa operacyjnego OPSEC (ang. operational security), w skład którego wchodzą: widoczność aktywów (ang. visibility), kontrola dostępu (ang. access), zaufanie (ang. trust). W wyniku sumy trzech wymienionych składników obliczana jest tzw. całkowita porowatość (ang. total porosity). II. Zakres kontroli (ang. controls) zawierający dwie następujące klasy: klasa A (kontrole interaktywne): uwierzytelnianie (ang. authentication), odszkodowanie (ang. indemnification), obciążenie (ang. resilience), podporządkowanie (ang. subjugation), ciągłość (ang. continuity), klasa B (kontrole procesowe): niezaprzeczalność (ang. non-repudiation), poufność (ang. confidentiality), prywatność (ang. privacy), integralność (ang. integrity), alarmowanie (ang. alarm). III. Zakres ograniczeń (ang. limitiations), który obejmuje: podatności (ang. vulnerabilities), słabości (ang. weaknesses), obawy (ang. concerns), ujawnienia (ang. exposures), anomalia (ang. anomalies). Rysunek 2 [19] przedstawia widok arkusza kalkulacyjnego dostępnego na stronie ISECOM, który służy do ustalania udziału elementów porowatości, kontroli i ograniczeń w wypadkowym współczynniku bezpieczeństwa. Do obliczenia wartości przypisanych do konkretnych kategorii zostały skonstruowane odpowiednie wzory matematyczne. Wadą metodyki są nieliczne wskazania co do narzędzi, które mogą zostać użyte do jej prawidłowej realizacji oraz brak szczegółowych opisów związanych z jej przebiegiem. Wzór raportu zbudowany jest w taki sposób, aby przedstawić jego odbiorcy dokładną listę zadań, które zostały wykonane w trakcie testów zgodnie z metodyką OSSTMM, z wyraźnym zaznaczeniem tych, których zrealizować się nie udało. 28 Przegląd Teleinformatyczny, 2/2013

17 Metodyki testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych Rys. 2. Widok arkusza kalkulacyjnego dostępnego na stronie ISECOM [19] 3.2. Metodyka OWASP OWASP jest niekomercyjnym stowarzyszeniem skupiającym grono specjalistów z dziedziny bezpieczeństwa aplikacji internetowych. OWASP w zasadzie nie jest spójną metodyką, lecz zbiorem wytycznych związanych z testowaniem bezpieczeństwa aplikacji. Wytyczne podzielone są na dwie główne kategorie: projekty programistyczne (ang. development projects), projekty dokumentacyjne (ang. documentation projects). Przegląd Teleinformatyczny, 2/

18 Marek Antczak, Zbigniew Świerczyński Natomiast narzędzia i dokumentacja podzielone są na następujące kategorie: PROTECT zbiór narzędzi i dokumentów, które znajdują zastosowanie w zapobieganiu błędom w projektowaniu i implementacji aplikacji, DETECT zbiór narzędzi wspomagających znalezienie błędów w projektach i implementacji, LIFE CYCLE zbiór narzędzi, który może posłużyć do wzbogacenia cyklu życia rozwoju oprogramowania SDCL o zagadnienia bezpieczeństwa. Tabela 5 [22] przedstawia wykaz stałych projektów realizowanych w obrębie poszczególnych kategorii. W ramach OWASP występują również projekty o statusach: beta, alfa oraz projekty nieaktywne. Tab. 5. Kategorie projektów realizowanych przez OWASP Kategoria Projekty Dokumentacja PROTECT DETECT LIFECYCLE OWASP AntiSamy Java Project OWASP AntiSamy.NET Project OWASP Enterprise Security API (ESAPI) Project OWASP ModSecurity Core Rule Set Project OWASP JBroFuzz Project OWASP Live CD Project OWASP WebScarab Project OWASP Zed Attack Proxy Project OWASP WebGoat Project OWASP Development Guide OWASP.NET Project OWASP Ruby on Rails Security Guide V2 OWASP Secure Coding Practices Quick Reference Guide OWASP Application Security Verification Standard Project OWASP Code Review Guide OWASP Testing Guide OWASP Top Ten Project OWASP AppSec FAQ Project OWASP Legal Project OWASP Source Code Review for OWASP-Projects W kontekście testowania aplikacji internetowych stosownym podręcznikiem jest OWASP Testing Guide [21] z kategorii DETECT, koncentrujący się na dostarczeniu procedur testowania bezpieczeństwa aplikacji oraz tzw. listach kontrolnych. Obecne wydanie podręcznika to wersja 3, której edycję zamknięto w 2008 roku (w przygotowaniu jest wersja 4). Stworzony przez OWASP szkielet procesu testowania (ang. framework) obejmuje pięć następujących faz: 1. Przed rozpoczęciem prac programistycznych (ang. before development begins). 2. Podczas definiowania i projektowania (ang. during definition and design). 30 Przegląd Teleinformatyczny, 2/2013

19 Metodyki testowania bezpieczeństwa aplikacji internetowych 3. Podczas prac programistycznych (ang. during development). 4. Podczas prac wdrożeniowych (ang. during deployment). 5. Podczas utrzymania i eksploatacji (ang. maintenance and operations). Metodyka testów penetracyjnych aplikacji webowych według OWASP jest metodyką bazującą na testach typu black-box i obejmującą 66 badań związanych z wymienionymi poniżej dziewięcioma zakresami testów, które poprzedzone są zbieraniem informacji (ang. information gathering) na temat obiektu badań. Do wspomnianych wyżej zakresów testów należą: testowanie mechanizmów zarządzania konfiguracją (ang. configuration management testing), testowanie uwierzytelniania (ang. authentication testing), testowanie zarządzania sesją (ang. session management testing), testowanie autoryzacji (ang. authorization testing), testowanie logiki biznesowej (ang. business logic testing), testowanie walidacji danych (ang. data validation testing), testowanie DoS (ang. Denial of Service testing), testowanie usług webservices (ang. web services testing), testowanie aplikacji AJAX (ang. AJAX testing). Do przykładowych testów kategorii testów zarządzania sesją należą: testowanie schematu zarządzania sesją (ang. testing for session management, schema, ref: OWASP-SM-001), testowanie atrybutów cookies (ang. testing for cookies attributes, ref: OWASP-SM-001), testowanie możliwości przejęcia sesji (ang. testing for session fixation, ref: OWASP-SM-003), testowanie eksponowanych zmiennych sesyjnych (ang. testing for exposed session variables, ref: OWASP-SM-004), testowanie metody ataku CSRF (ang. testing CSRF, ref: OWASP-SM-005). Metodyka testów OWASP wprowadza również sposób szacowania ryzyka (ang. OWASP risk rating methodology) oraz przedstawia wytyczne do tworzenia raportu z testów penetracyjnych. W nowej wersji OWASP Testing Guide zaplanowane jest między innymi uaktualnienie listy dostępnych podatności. Istotną zaletą tej metodyki jest to, że opiera się ona na otwartej społeczności specjalistów zainteresowanych zagadnieniami bezpieczeństwa. Należy jednak zwrócić uwagę na to, że dostęp do stron internetowych OWASP zawierających zarówno listy kontrolne, jak i przykłady zastosowania oraz narzędzia wspomagające testy posiada dowolny użytkownik sieci Internet (również posiadający złe zamiary). Przegląd Teleinformatyczny, 2/

20 Marek Antczak, Zbigniew Świerczyński 3.3. Inne podejścia do testowania aplikacji internetowych Innym podejściem do testów bezpieczeństwa aplikacji internetowych może być metodyka zaliczana do grupy tzw. metodyk zwinnych (ang. Agile Security Testing for Web Based Applications w skrócie agile ). Wywodzi się ona od pojęcia zwinne programowanie (ang. agile software development), określającego grupę metodyk wytwarzania oprogramowania opartego na programowaniu iteracyjnym. W takim podejściu każdy z członków zespołu projektowego bierze na siebie odpowiedzialność za zadania postawione w każdej iteracji. Ideą Agile Security Testing for Web Based Applications jest dostarczenie rozwiązań bezpieczeństwa poprzez transformację wymagań bezpieczeństwa na automatyczne przypadki testowe. Metodyka ta różni się od pozostałych innym umiejscowieniem w cyklu SDCL, zakłada tworzenie przypadków testowych jeszcze przed powstaniem systemu (takie podejście znane jest również pod nazwą TDD ang. Test Driven Development). Metodyka przedstawiona przez dr. Andrew Tappendena [26] składa się z trzech głównych kroków: 1. Stworzenie wymagań bezpieczeństwa na podstawie zweryfikowanych pod kątem zasadności tzw. opowieści użytkownika. 2. Stworzenie wysoko testowalnej architektury (ang. a highly testable architecture, rysunek 3), poprzez dodanie nad typowymi warstwami aplikacji webowych (warstwą prezentacji, warstwą usług biznesowych, warstwą danych) nowej warstwy testów. W ten sposób dla każdej z wymienionych warstw tworzony jest zestaw odrębnych testów bezpieczeństwa. Dzięki takiemu podejściu architektura umożliwia zastosowanie wielu różnych technik testowania bezpieczeństwa wewnątrz wielu poziomów testowych. 3. Uruchomienie automatycznych testów bezpieczeństwa (użycia narzędzi automatyzujących testy). Rys. 3. Wysoko testowalna architektura wg metodyki Agile [26] 32 Przegląd Teleinformatyczny, 2/2013